图像形成装置

技术领域

本发明涉及使用电子照相系统的诸如打印机和复印机之类的图像形成装置。本发明还涉及通过重新加热定影到图像形成装置中装配的定影单元或记录材料的调色剂图像来提高调色剂图像的光泽值的诸如光泽化装置(glossing apparatus)之类的图像加热装置。

背景技术

为了既实现减少从商用AC电源施加到定影装置(图像加热装置)的电流产生的高次谐波又实现降低图像加热装置中的闪烁，已经执行了对流过加热器的加热元件的电流的波形样式(pattern)的控制。例如，日本专利申请公开No.2003-123941公开了以下的控制：相位控制被用于作为商业频率的一个半波的倍数的控制周期中的至少一个半波；并且波数控制被用于连续供应电力或完全不供应电力的另一个半波。

发明内容

在额定值以外的过电压被施加到图像形成装置中装配的图像加热装置的情况下，在常规加热元件控制系统中，过电压可能被施加到图像加热装置内部的加热元件。因此，需要采取充分的对策来防止对加热元件的损坏。

本发明的目的是提供用于抑制施加到加热元件的过电压的技术。

为了解决这个问题，本发明的图像形成装置包括：

图像形成部，在记录材料上形成图像；

加热部，包括加热元件并且加热由图像形成部形成的图像，该加热元件通过从商用AC电源供应的电力被加热；

温度检测部，检测加热部的温度；以及

电力控制部，基于由温度检测部检测到的温度信息来控制从商用AC电源供应到加热元件的电力，其中，

图像形成装置还包括检测部，该检测部检测从商用AC电源施加的电压是否超过额定值，其中，

在检测部检测到从商用AC电源施加的电压超过该额定值的情况下，电力控制部控制电力供应，使得在一个控制周期中流向加热元件的电流的波形样式变为在一个半波中对加热元件的电力供应时间变为预定时间或更少的相位控制的波形样式。

如上所述，根据本发明，可以抑制施加到加热元件的过电压，因此可以避免对加热元件的损坏。

根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是实施例1的图像形成装置的示意图；

图2A至图2C是实施例1的图像加热装置的示意图；

图3是根据实施例1的控制电路图；

图4是用于描述根据实施例1的峰值电压检测部的图；

图5是用于描述根据实施例1的供应电力样式的图；

图6A和图6B是用于描述根据实施例1的电路操作和供应电力样式的图；

图7是根据实施例1的控制流程图；

图8是根据实施例2的控制电路图；

图9是用于描述根据实施例2的峰值电压检测部的图；以及

图10是根据实施例2的控制流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图给出本发明的实施例(示例)的描述。然而，可以根据应用本发明的装置的配置、各种条件等适当地改变在实施例中描述的构成的大小、材料、形状、它们的相对布置等。因此，在实施例中描述的构成的尺寸、材料、形状、它们的相对布置等并不旨在将本发明的范围限于以下的实施例。

实施例1

图1是根据本发明的实施例的使用电子照相记录系统的图像形成装置100的示意性截面图。适用本发明的图像形成装置是使用电子照相系统或静电记录系统的复印机和打印机，并且将描述将本发明应用于使用电子照相系统在记录纸P(记录材料)上形成图像的激光打印机的情况。

图像形成装置100包括视频控制器120和控制部113。作为获取关于要形成在记录材料上的图像的信息的获取部，视频控制器120接收并处理从诸如个人计算机之类的外部设备发送的图像信息和打印指令。控制部113与视频控制器120连接，并根据来自视频控制器120的指令控制构成图像形成装置100的每个构成元件。当视频控制器120从外部设备接收到打印指令时，执行形成图像的以下操作。

当图像形成装置主体100接收到打印信号时，扫描仪单元21发射已根据图像信息调制的激光束，并用激光扫描已被带电辊16带电至预定极性的感光鼓19的表面。由此，在感光鼓19上形成静电潜像。当从显影辊17向感光鼓19上的该静电潜像供应调色剂时，静电潜像被显影为调色剂图像。另一方面，装载在给纸盒11上的记录材料(记录纸)P由拾取辊12一张一张地馈送，并被传送辊对13朝向阻挡辊对14传送。在感光鼓19上的调色剂图像到达由感光鼓19和转印辊20构成的转印位置的定时，记录材料P从阻挡辊对14传送到转印位置。在记录材料P经过转印位置时，感光鼓19上的调色剂图像被转印到记录材料P。然后，记录材料P被作为图像加热装置(图像加热部)的定影装置(定影部)200加热，由此调色剂图像被加热定影到记录材料P。承载定影的调色剂图像的记录材料P通过传送辊对26和27被排出到位于图像形成装置100的上部的托盘。鼓清洁器18清洁残留在感光鼓19上的调色剂。作为一对记录材料限制板并且其宽度可以根据记录材料P的尺寸调整的给纸托盘28(手动馈送托盘)被部署成支撑尺寸不合规格的记录材料P。拾取辊29从给纸托盘28馈送记录材料P。图像形成装置主体100包括驱动定影装置200等的马达30。

作为连接到商用AC电源301的电力控制部的控制电路300向定影装置200供应电力。以上提到的感光鼓19、带电辊16、扫描仪单元21、显影辊17和转印辊20构成在记录材料P上形成未定影图像的图像形成部。在实施例1中，包括感光鼓19、带电辊16和显影辊17的显影单元以及包括鼓清洁器18的清洁单元被配置为可附接到图像形成装置100的装置主体/可从图像形成装置100的装置主体拆卸的处理盒15。定影装置200还被配置为可附接到图像形成装置100/可从图像形成装置100拆卸。

图2A是作为实施例1的图像加热装置的定影装置200的示意性截面图。定影装置200包括作为环形带的定影膜(在下文中被称为“膜”)202、与膜202的内表面接触的加热器203、经由膜202与加热器203压力接触的加压辊208以及金属支架204。加压辊(夹持形成构件)208与膜202的外表面压力接触，并且加压辊208和加热器203形成定影夹持部N。

膜202是圆柱形多层耐热膜，并且基底层的材料是耐热树脂(例如，聚酰亚胺)或金属(例如，不锈钢)。弹性层(例如，耐热橡胶)可以部署在膜202的表面层上。温度检测部212(例如，热敏电阻)与加热器203接触。加压辊208包括芯金属209(例如，铁、铝)和弹性层210(例如，硅橡胶)。加热器203通过由耐热树脂制成的保持构件201被保持在膜202的内侧。保持构件201还具有引导膜202的旋转的引导功能。金属支架204被配置为将弹簧(未图示)的压力施加到保持构件201。加热器203、保持构件201和支架204构成加热器单元211。诸如热传递构件之类的构件可以部署在膜202和加热器203之间。加压辊208通过从马达30接收的电力在箭头方向上旋转。膜202通过加压辊208的旋转而旋转。承载未定影的调色剂图像的记录纸P通过定影夹持部N被保持和传送，在此期间执行加热和定影处理。

图2B指示加热器203的示例，并由部署在陶瓷基板上的加热元件(加热电阻器)202a和202b加热。从后面提到的控制电路300的C1和C2供应的电力经由部署在陶瓷加热器上的电极E1和E2以及导体213供应到加热元件202a和202b。

图2C还指示加热器203的示例。部署在陶瓷基板上的加热元件202a和202b在纵向方向上分别被划分为加热元件202a-1至加热元件202a-7以及加热元件202b-1至加热元件202b-7。由此，可以根据在陶瓷加热器的纵向方向上记录纸P的纸尺寸来控制各个加热元件的加热区域。部署在导体203-1至203-7中的每个上的E3-1至E3-7中的每个是各个加热元件的电极，并且通过向每个加热元件的电极以及部署在导体201a和导体201b之间的电极E4和E5供应电力来向每个加热元件供应电力。

图3指示从商用AC电源301向定影装置200供应电力的根据实施例1的控制电路300。控制电路300由电力供应部302、零交叉检测电路部313、峰值电压检测部400、继电器312和电力控制部314(在下文中被称为“引擎控制器314”)构成。电力供应部302连接到商用电源301的一侧，并经由连接端子C2连接到定影装置200。电流通过从引擎控制器314输出的ON1信号经由晶体管311流向光电双向可控硅耦合器307。结果，电流流入双向可控硅303的栅极，由此双向可控硅导通并且电流流向双向可控硅303。零交叉检测电路部313和峰值电压检测部400二者连接到商用AC电源301。零交叉检测电路部313将指示商用AC波形的零交叉点的零交叉信号输出到引擎控制器314。峰值电压检测部400将关于商用AC波形的峰值电压的信息VIN输出到引擎控制器314。基于从定影装置200内部的温度检测部212发送的温度信息，引擎控制器314经由ON1信号控制电力供应部302，使得检测到的温度变为预定温度。

图4指示作为第一峰值电压检测部的根据实施例1的峰值电压检测部400的电路图。图4指示了开关电源设备的部分，其中有源箝位系统用于使用回扫转换(fly-backtransfer)的绝缘型转换器，以便将从商用AC电源301供应的AC电力转换为DC电力，并将电力供应到图像形成装置。商用AC电源301输出AC电压，并且由桥式二极管402(全波整流单元)整流的电压被输入到开关电源电路401。平滑电容器403用作平滑整流电压的平滑单元，并且用DCL表示平滑电容器403的较低侧电位，并且用DCH表示其较高侧电位。开关电源电路401将诸如恒定电压V11(例如，5V)之类的电源电压从在平滑电容器C3中充电的输入峰值电压输出到绝缘次级侧。开关电源电路401包括绝缘型变压器T1，绝缘型变压器T1包括初级侧的初级线圈P1和辅助线圈P2以及次级侧的次级线圈S1。通过由初级侧控制部419控制的FET404和FET 405的开关操作，从变压器T1中的初级线圈P1向次级线圈S1供应能量。串联连接的用于电压箝位的电容器406和FET 404与变压器T1的初级线圈P1并联连接。与FET 405并联连接的用于使电压谐振的电容器C1被部署成减少在开关截止时的FET 404和FET 405的损耗。电阻器407是电流检测电阻器，并向初级侧控制部419供应与电流负载值对应的电压IA。变压器T1的辅助线圈P2使用二极管408、电阻器409和电容器410对施加到初级线圈P1的输入峰值电压的正向电压进行整流和平滑，并且该电压使用电阻器411和电阻器412被分压，由电容器413平滑，并输入到初级侧控制部419作为电压ACV。ACV的电压是与输入峰值电压成比例的电压。初级侧控制部419输出通过将ACV的电压值转换为脉冲宽度而生成的PWM信号，并将其经由电阻器414输入到FET 415的栅极。根据FET 415的开关经由电阻器417向光电耦合器416供应电流。经由光电耦合器416输送到次级侧的脉冲信号经由电阻器418、电阻器421和电容器420被平滑，并被供应到引擎控制器314作为VIN信号。

如上所述，根据实施例1的峰值电压检测部400将与经由辅助线圈P2(开关电源设备401的一部分)检测到的输入峰值电压成比例的电压转换成脉冲信号，将脉冲信号输送到次级侧，并使用电阻器418和电容器420平滑脉冲信号，由此VIN信号被输送到引擎控制器314。然后，引擎控制器314可以通过将VIN信号转换为输入峰值电压来识别输入电压值。

图5是指示当实施例1的引擎控制器314向电力供应部302供应ON1信号时经由双向可控硅303流入到定影装置200中的供应电力样式501的图。每个供应电力样式501是基于流入到定影装置200中的电力每四个商用AC电源的周期(四个全波)更新的假定，并且图5指示当四个全波包括控制周期的一个周期(一个控制周期)时的供应电力样式501。在供应电力样式501中，当要被供应到定影装置200的电力为0至25％时，第一全波是波数控制(关)，第二全波是相位控制，第三全波是波数控制(关)，并且第四全波是波数控制(关)，即，在该控制波形中，波数控制(关)和相位控制被混合在四个全波中。在供应电力样式501的控制波形中，当要被供应到定影装置200的电力也是25％至100％时，波数控制(开/关)和相位控制被混合在四个全波中。此后，其中波数控制与相位控制被混合的控制波形被称为“混合控制”。在实施例1中，经由通过引擎控制器314供应的ON1信号的电力供应部302的温度控制系统是如图5中描述的波数控制与相位控制被混合的作为标准的混合控制。换句话说，在一个控制周期中，由以下中的一个供应电力：波数控制的波形样式；相位控制的波形样式；以及结合波数控制与相位控制的控制样式。

图6A是指示在输入电压从正常电压改变为过电压的情况下的图4中描述的峰值电压检测部VIN的波形的转变和表征实施例1的供应电力样式501的转变的图。图6B指示在作为检测从商用AC电源施加的电压是否超过额定值的检测部的引擎控制器314检测到过电压的情况下的用于控制供应电力样式501的方法。在图6A中，由于从商用AC电源施加超过额定值的电压，因此输入电压在定时A从正常电压改变为过电压。换句话说，峰值电压检测部400的VIN信号以存储在平滑电容器403中的电荷的速度从定时A起逐渐增加，并且VIN信号的电压随着平滑电容器403中的电荷的饱和而饱和。当VIN的电压超过预定电压Vth(预定阈值)时，引擎控制器314判断过电压。在图6A和图6B中，VIN超过预定电压Vth的定时是定时B。在确定过电压的定时B，引擎控制器314立即将供应电力样式501从图5中描述的混合控制改变为单独的相位控制波形。在图6B中，±Vbreak指示防止加热元件受损的电压阈值。引擎控制器314存储使供应电力样式501不超过±Vbreak电压的预定的ON(开)时间tmax，由此供应电力样式501被控制以使得ON1信号的ON时间不超过tmax的时间。图6B中指示的供应电力样式501是在一个控制周期的一个全波中，在一个半波中向加热元件供应电力的时间在预定时间内的相位控制的波形样式的示例。

图7是根据实施例1的引擎控制器314的控制流程图。在S1中，在从用户接收到打印机请求的情况下，引擎控制器314启动供应电力的请求。在S2中，如果由峰值电压检测部400检测到的VIN信号超过预定电压Vth，则处理前进至S3，或者如果VIN信号是预定电压Vth或更小，则处理前进至S6。在S3中，引擎控制器314选择用于温度控制的相位控制并开始供应电力。此时，针对ON1信号设定tmax时间，并且以tmax或更少的ON时间开始温度控制。在S4中，当由温度检测部212检测到的温度达到目标温度T时，引擎控制器314开始从给纸盒11馈送纸。在S5中，由于供应到定影装置200的电力受ON1信号的tmax时间的限制，因此将温度控制到目标温度要花费时间。因此，执行控制以将第二张纸之后的给纸间隔设定为Amm。换句话说，在多个记录材料上连续地形成图像，并且当执行连续给纸以连续加热图像时，多个记录材料的传送间隔被设定得较长。由此，减少了定影装置200定影图像所需的电力。然后，处理前进至S13。

在S6中，引擎控制器314选择用于温度控制的标准混合控制，并开始供应电力。在S7中，当由温度检测部212检测到的温度达到目标温度T时，引擎控制器314开始从给纸盒11馈送纸。在S8中，执行控制以将第二张纸之后的给纸间隔设定为标准Bmm。在S9中，检测在给纸期间VIN信号是否超过预定电压Vth，并且如果超过，则处理前进至S10，或者如果没有，则处理前进至S12。在S10中，如果检测到VIN信号>电压Vth达E秒，则引擎控制器314将标准混合控制转换为相位控制。E秒是抖动(chattering)时间。在S11中，如果检测到VIN信号>电压Vth达F秒，则引擎控制器314执行将纸张间隔设定为Amm的控制，并且处理前进至S13。F秒是抖动时间。当在S12中引擎控制器314确定停止打印时，停止温度控制和打印控制，并且结束处理。如果没有接收到停止请求，则处理返回到S9。在S13中，检测在给纸期间VIN信号是否下降至预定电压Vth2或更小，并且如果下降了，则处理前进至S14，或者如果没有，则处理前进至S16。对于电压Vth2，可以设定滞后关系Vth1≥Vth2以稳定控制。在S14中，如果检测到VIN信号<电压Vth2达C秒，则引擎控制器314将相位控制转换为标准混合控制。C秒是抖动时间。在S15中，如果检测到VIN信号<电压Vth2达D秒，则引擎控制器314转换为将纸间隔设定为标准Bmm的控制。当在S16中引擎控制器314确定停止打印时，停止温度控制和打印控制，并且结束处理。如果没有接收到停止请求，则处理返回到S9。

如上所述，控制施加到实施例1的加热元件的过电压的次序具有以下特征。

-当峰值电压超过预定电压时，温度控制被改变为相位控制。

-此时，控制使得用于驱动双向可控硅303的ON1信号在预定时间或更长时间内未变为导通。

-纸间隔被设定为比标准Bmm宽的Amm(A>B)。

根据实施例1，可以抑制施加到加热元件的过电压，因此可以容易地避免对加热元件的损坏。

实施例2

图8指示从商用AC电源301向定影装置200供应电力的根据实施例2的控制电路800。控制电路800由电力供应部302、零交叉检测电路部313、峰值电压检测部801、继电器312和引擎控制器314构成，并且这里将描述作为实施例2的特征的峰值电压检测部801。峰值电压检测部801的一侧在位置N1处与商用电源301连接，并且另一侧在位置N2处与图像加热装置电连接，使得峰值电压检测部801检测施加到定影装置200的电压。

图9指示作为第二峰值电压检测部的根据实施例2的峰值电压检测部801的电路图。从连接到定影装置200的N1和N2供应的电压由二极管阵列900整流。经整流的电压由电阻器901和902分压，并被施加到齐纳二极管903。施加到图像加热装置的峰值电压的阈值Vth由电阻器901和902的分压值和齐纳二极管的电压确定。如果超过齐纳电压的电压被施加到电阻器902，则电压被施加到晶体管904的基极和基极电阻器905，并且晶体管904导通。当晶体管904导通时，由电阻器907限制的电流流入到光电耦合器906的初级侧LED，并且次级侧晶体管导通。结果，输入到引擎控制器314的VIN2信号从高变为低。

如上所述，根据实施例2，峰值电压检测部801使用电阻器901和902的分压和齐纳二极管903的电压来设定电压阈值以防止对加热元件的损坏，并将指示是否超过每个阈值的二进制信息输送到引擎控制器314。

图10是根据实施例2的引擎控制器314的控制流程图。在T1中，如果从用户接收到打印请求，则引擎控制器314启动供应电力的请求。在T2中，引擎控制器314选择用于温度控制的标准混合控制，并开始供应电力。在T3中，引擎控制器314确定由峰值电压检测部801检测到的VIN2信号是否为低，并且如果VIN2信号为低，则处理前进至T4，或者如果VIN2信号为高，则处理前进至T7。在T4中，如果检测到VIN2信号为低达E秒，则引擎控制器314选择用于温度控制的相位控制并且继续供应电力。E秒是抖动时间。然后，引擎控制器314通过ON1信号逐渐减少双向可控硅303的电力供应时间，并将VIN2＝L改变为H的时间存储作为tmax。换句话说，引擎控制器314获取tmax，tmax是由峰值电压检测部801检测到的峰值电压变为第二预定阈值或更小以便防止施加过电压的预定电力供应时间。在T5中，继续通过相位控制进行的温度控制，使得ON1信号不超过tmax。在T6中，如果检测到VIN2信号为低达F秒，则引擎控制器314开始控制以将纸间隔设定为Amm。F秒是抖动时间。当在T7中引擎控制器314确定停止打印时，停止温度控制和打印控制，并且结束处理。如果没有接收到停止请求，则处理返回到T3。

如上所述，抑制施加到实施例2的加热元件的过电压的次序具有以下特征。

-峰值电压检测部801检测施加到加热元件的电压。

-检测过电压未被施加到加热元件的ON1信号的ON时间，并且在检测到ON时间之后，ON1信号被限制以便不超过ON时间。

根据实施例2，可以直接检测和抑制施加到加热元件的过电压，因此可以以比实施例1更高的精确度避免对加热元件的损坏。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。